DE102012004600A1 - Waste heat recovery device for a motor vehicle - Google Patents

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Manuel Jung
Christoph Junker
Eugen Krebs
Alexander Kropp
Thomas Streule
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abwärmenutzungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug,
– mit einem Abwärmenutzungskreis (3), in dem ein Arbeitsmittel zirkuliert,
– mit einer im Abwärmenutzungskreis (3) angeordneten Fördereinrichtung (5) zum Antreiben des Arbeitsmittels,
– mit einem im Abwärmenutzungskreis (3) stromab der Fördereinrichtung (5) angeordneten Verdampfer (6) zum Verdampfen des Arbeitsmittels,
– mit einer im Abwärmenutzungskreis (3) stromab des Verdampfers (6) angeordneten Expansionsmaschine (7) zum Entspannen des Arbeitsmittels,
– mit einem im Abwärmenutzungskreis (3) stromab der Expansionsmaschine (7) angeordneten Kondensator (8) zum Kondensieren des Arbeitsmittels,
– mit einem elektrischen Generator (13), der mit einer Nebenabtriebswelle (4) einer Brennkraftmaschine (2) des Kraftfahrzeugs direkt oder indirekt antriebsverbunden ist,
– wobei die Expansionsmaschine (7) zur Energierückführung direkt mit der Nebenabtriebswelle (4) der Brennkraftmaschine (2) antriebsverbunden ist.The invention relates to a waste heat utilization device (1) for a motor vehicle,
With a waste heat recovery circuit (3) in which a working fluid circulates,
With a conveyor device (5) arranged in the waste heat utilization circuit (3) for driving the working medium,
- With an in waste heat recovery circuit (3) downstream of the conveyor (5) arranged evaporator (6) for vaporizing the working fluid,
With a waste heat recovery circuit (3) downstream of the evaporator (6) arranged expansion machine (7) for relaxing the working fluid,
- With a waste heat recovery circuit (3) downstream of the expansion machine (7) arranged capacitor (8) for condensing the working fluid,
With an electric generator (13) which is directly or indirectly drive-connected to a power take-off shaft (4) of an internal combustion engine (2) of the motor vehicle,
- wherein the expansion machine (7) for energy return directly to the power take-off shaft (4) of the internal combustion engine (2) is drive-connected.

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Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abwärmenutzungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Abwärmenutzungsvorrichtung sowie ein Betriebsverfahren für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Abwärmenutzungsvorrichtung.The present invention relates to a waste heat utilization device for a motor vehicle with an internal combustion engine. The invention further relates to a motor vehicle with such a waste heat utilization device and an operating method for a motor vehicle with such a waste heat utilization device.

Eine herkömmliche Abwärmenutzungseinrichtung, die vorzugsweise nach dem Rankine-Kreisprozess bzw. nach dem Clausius-Rankine-Kreisprozess arbeitet, umfasst üblicherweise einen Abwärmenutzungskreis, in dem ein Arbeitsmittel zirkuliert. Im Abwärmenutzungskreis sind in der Strömungsrichtung des Arbeitsmittels hintereinander eine Fördereinrichtung zum Antreiben des Arbeitsmittels, ein Verdampfer zum Verdampfen des Arbeitsmittels, eine Expansionsmaschine zum Entspannen des Arbeitsmittels, und ein Kondensator zum Kondensieren des Arbeitsmittels angeordnet.A conventional waste heat utilization device, which preferably operates according to the Rankine cycle process or the Rankine cycle process, usually comprises a waste heat recovery circuit, in which circulates a working fluid. In the waste heat recovery circuit, a conveyor for driving the working fluid, an evaporator for evaporating the working fluid, an expansion machine for expanding the working fluid, and a condenser for condensing the working fluid are arranged one behind the other in the flow direction of the working fluid.

Die DE 24 00 760 beschreibt ein Kraftfahrzeug, welches alternativ oder simultan von einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor angetrieben werden kann.The DE 24 00 760 describes a motor vehicle which can be driven alternatively or simultaneously by an internal combustion engine and an electric motor.

Die US 4,405,029 offenbart ein Hybridfahrzeug, welches eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor umfasst. Der Elektromotor kann mittels einer Abwärmenutzungseinrichtung betrieben werden. Der Elektromotor kann dabei sowohl zum Antreiben eines Getriebes als auch zum Aufladen einer Batterie eingesetzt werden. Die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie wiederum kann bei Bedarf zum Antreiben des Elektromotors verwendet werden.The US 4,405,029 discloses a hybrid vehicle including an internal combustion engine and an electric motor. The electric motor can be operated by means of a waste heat utilization device. The electric motor can be used both for driving a transmission and for charging a battery. In turn, the electrical energy stored in the battery can be used to drive the electric motor.

Die EP 1 249 585 A1 offenbart einen Wärmetauscher einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine. Der Wärmetauscher kann als Abwärmenutzungsvorrichtung ausgebildet sein, die in einem Kraftfahrzeug angebracht ist. Die Abwärmenutzungsvorrichtung wiederum umfasst einen Verdampfer, der Dampf mit einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck erzeugt, wobei als Wärmequelle Abwärme, beispielsweise ein Abgas einer Brennkraftmaschine, verwendet wird. Mittels einer Expansionsmaschine wird durch Expansion des Hochdruck-Dampfes eine Drehwelle angetrieben, und mittels eines Kondensators wird der Dampf wieder kondensiert. Mittels der Expansionsvorrichtung kann über eine mechanische Kopplung sowohl eine Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine als auch ein elektrischer Generator angetrieben werden, der beispielsweise einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, elektrisch aufladen kann.The EP 1 249 585 A1 discloses a heat exchanger of a multi-cylinder internal combustion engine. The heat exchanger may be formed as a waste heat utilization device which is mounted in a motor vehicle. The waste heat utilization device in turn comprises an evaporator which generates steam with an elevated temperature and an increased pressure, wherein waste heat, for example an exhaust gas of an internal combustion engine, is used as the heat source. By means of an expansion machine, a rotary shaft is driven by expansion of the high-pressure steam, and the steam is condensed again by means of a condenser. By means of the expansion device can be driven by a mechanical coupling both an output shaft of an internal combustion engine and an electric generator, which can, for example, an electric energy storage, in particular a rechargeable battery, charge electrically.

Die EP 1 326 017 A1 beschreibt ein Rankine-Kreislauf-System zum Nutzen einer Abwärme eines Abgases eines Hybridfahrzeugs. Das System umfasst eine Brennkraftmaschine als Antriebsquelle für das Kraftfahrzeug und einen Elektro-Generator-Motor. Ein Ausgabe-Drehmoment des Systems wird einem Getriebe zugeführt und dafür verwendet, eine zusätzliche Antriebskraft für einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs bereitzustellen oder eine aufladbare Batterie elektrisch aufzuladen. Während einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs wird Wärmeenergie des Abgases durch das Systems verwertet und während eines Abbremsens des Kraftfahrzeugs wird die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs umgewandelt, um eine regenerative elektrische Leistung für den Elektro-Generator-Motor bereitzustellen, so dass der Kraftstoffverbrauch in der Brennkraftmaschine reduziert werden kann.The EP 1 326 017 A1 describes a Rankine cycle system for utilizing waste heat of an exhaust gas of a hybrid vehicle. The system comprises an internal combustion engine as a drive source for the motor vehicle and an electric generator motor. An output torque of the system is applied to a transmission and used to provide additional drive power to a powertrain of the motor vehicle or to electrically charge a rechargeable battery. During acceleration of the motor vehicle, thermal energy of the exhaust gas is utilized by the system, and during deceleration of the motor vehicle, the kinetic energy of the motor vehicle is converted to provide regenerative electrical power to the electric generator motor so as to reduce fuel consumption in the internal combustion engine can.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine Abwärmenutzungsvorrichtung und für ein eine solche Abwärmenutzungsvorrichtung verwendendes Kraftfahrzeug bereitzustellen. Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Betriebsverfahren für ein solches Kraftfahrzeug bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide an improved embodiment for a waste heat utilization device and for a motor vehicle using such a waste heat utilization device. It is a further object of the present invention to provide an improved method of operating such a motor vehicle.

Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.The above object is achieved by a device or a method according to the independent patent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Abwärmenutzungsvorrichtung umfasst einen Abwärmenutzungskreis, in dem ein Arbeitsmittel zirkuliert. Die Abwärmenutzungsvorrichtung umfasst eine im Abwärmenutzungskreis angeordnete Fördereinrichtung zum Antreiben des Arbeitsmittels und einen im Abwärmenutzungskreis stromab der Fördereinrichtung angeordneten Verdampfer zum Verdampfen des Arbeitsmittels. Des Weiteren umfasst die Abwärmenutzungsvorrichtung eine im Abwärmenutzungskreis stromab des Verdampfers angeordnete Expansionsmaschine zum Entspannen des Arbeitsmittels und einen stromab der Expansionsmaschine im Abwärmenutzungskreis angeordneten Kondensator zum Kondensieren des Arbeitsmittels.The exhaust heat utilization device according to the invention comprises a waste heat recovery circuit in which circulates a working fluid. The waste heat utilization device comprises a conveying device arranged in the waste heat recovery circuit for driving the working fluid and an evaporator arranged downstream of the conveying device in the waste heat recovery circuit for vaporizing the working fluid. Furthermore, the waste heat utilization device comprises an expansion machine arranged downstream of the evaporator in the waste heat recovery circuit for releasing the working medium and a condenser arranged downstream of the expansion machine in the waste heat recovery circuit for condensing the working medium.

Die Expansionsmaschine ist nun zur Energierückführung direkt mit einer Nebenabtriebswelle der Brennkraftmaschine antriebsverbunden. Auf diese Weise kann eine Ausgangs-Antriebsleistung der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs unterstützt werden. Zudem ist durch die Bereitstellung eines elektrischen Generators, der mit der Nebenabtriebswelle direkt oder indirekt antriebsverbunden ist, neben der bereits genannten Energierückführung auf direktem Wege zusätzlich auch die Erzeugung von elektrischer Energie möglich. Die derart erzeugte elektrische Energie kann insbesondere zum Antreiben eines Elektromotors verwendet werden, mittels welchem wiederum eine Hauptabtriebswelle der Brennkraftmaschine unterstützend angetrieben werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch vorstellbar, dass die erzeugte elektrische Energie in einem geeigneten Energiespeicher, beispielsweise einer aufladbaren Batterie, zwischengespeichert wird. Mittels der in einer solchen Batterie zwischengespeicherten elektrischen Energie kann dann ein auf einer Hauptabtriebswelle der Brennkraftmaschine angeordneter Elektromotor angetrieben werden, oder, wenn der elektrische Generator als sog. Generator-Motor ausgebildet ist, der elektrische Generator zum Betrieb als Elektromotor mittels der in dem Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie angetrieben werden, um ebenfalls über die Nebenabtriebswelle die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine zu unterstützen. Mittels einer wie oben beschrieben erfindungsgemäß ausgebildeten Abwärmenutzungsvorrichtung lässt sich der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine signifikant erhöhen.The expansion machine is now drivingly connected to the energy return directly to a power take-off shaft of the internal combustion engine. In this way, an output drive power of the internal combustion engine of the motor vehicle can be supported. In addition, by the provision of an electric generator which is directly or indirectly drive-connected to the power take-off shaft, in addition to the aforementioned energy recycling in a direct way, the generation of electrical energy is also possible. The like generated electrical energy can be used in particular for driving an electric motor, by means of which in turn a main output shaft of the internal combustion engine can be driven supportive. Alternatively or additionally, it is also conceivable that the generated electrical energy in a suitable energy storage, such as a rechargeable battery is cached. By means of the cached in such a battery electric energy can then be driven on a main output shaft of the engine arranged electric motor, or, if the electric generator is designed as a so-called. Generator motor, the electric generator for operation as an electric motor by means stored in the energy storage electric energy are driven to also support the power output of the internal combustion engine via the PTO shaft. By means of a waste heat utilization device designed according to the invention as described above, the efficiency of the internal combustion engine can be significantly increased.

In einer Ausführungsform kann die Expansionsmaschine einen Rotor und ein drehfest mit dem Rotor verbundenes und durch die beim Entspannen des Arbeitsmittels freiwerdende Energie antreibbares Turbinenrad aufweisen, wobei die Nebenabtriebswelle der Brennkraftmaschine der Rotor der Expansionsmaschine ist. Unter ”direkter Antriebsverbindung” ist also erfindungsgemäß zu verstehen, dass die Expansionsmaschine direkt auf der Nebenabtriebswelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist, so dass die Nebenabtriebswelle gleichzeitig als Rotor der Expansionsmaschine fungiert. Auf diese Weise ist ein gleichermaßen platzsparender wie technisch einfacher und damit kostengünstiger Aufbau der erfindungsgemäßen Abwärmenutzungsvorrrichtung möglich.In one embodiment, the expansion machine may include a rotor and a turbine wheel rotatably connected to the rotor and driven by the released energy when relaxing the working fluid, wherein the output shaft of the internal combustion engine is the rotor of the expansion machine. By "direct drive connection" is thus to be understood according to the invention that the expansion machine is arranged directly on the power take-off shaft of the internal combustion engine, so that the power take-off shaft simultaneously acts as a rotor of the expansion machine. In this way, an equally space-saving as technically simple and therefore cost-effective design of the waste heat recovery device according to the invention is possible.

In einer weiterbildenden Ausführungsform kann der elektrische Generator auf der Nebenabtriebswelle angeordnet sein. Dann sind Expansionsmaschine und elektrischer Generator beide auf der Nebenabtriebswelle der Brennkraftmaschine platziert, wodurch sich der Platzbedarf für die erfindungsgemäße Abwärmenutzungsvorrichtung weiter reduzieren lässt.In a further embodiment, the electric generator may be arranged on the power take-off shaft. Then, the expansion machine and the electric generator are both placed on the power take-off shaft of the internal combustion engine, whereby the space required for the waste heat utilization device according to the invention can be further reduced.

Alternativ kann aber auch daran gedacht sein, den elektrischen Generator auf einer mit der Nebenabtriebswelle in Wirkverbindung stehenden separaten Generatorwelle anzuordnen. Auf diese Weise lässt dich der elektrische Generator räumlich beabstandet von der Expansionsmaschine anordnen, wenn dies beispielsweise aus technischen Gründen erforderlich sein sollte.Alternatively, however, it may also be thought to arrange the electric generator on a standing with the power take-off shaft in operative connection separate generator shaft. In this way, the electric generator allows you to be spaced apart from the expansion machine, if this should be necessary for technical reasons, for example.

Vorzugsweise ist die Nebenabtriebswelle dann mittels eines Radtriebes, insbesondere eines Riementriebes oder Kettentriebes oder Zahnradtriebes, mit der Generatorwelle in antriebsverbunden. Auf diese Weise lässt sich ein Drehmoment der Nebenabtriebswelle auf technisch einfache Weise und zudem platzsparend auf die räumlich beabstandet von der Nebenabtriebswelle angeordnete Generatorwelle des elektrischen Generators übertragen. Der Radtrieb kann auch eine Getriebeeinheit umfassen, mittels derer ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zwischen einer Generatorwelle des elektrischen Generators und der Abtriebswelle realisiert werden kann. Auch diese Ausführungsform ermöglicht eine gleichermaßen flexible wie kompakte Bauweise der Abwärmenutzungsvorrichtung.Preferably, the power take-off shaft is then drive-connected to the generator shaft by means of a wheel drive, in particular a belt drive or chain drive or gear drive. In this way, a torque of the power take-off shaft can be transmitted in a technically simple manner and also to save space on the spatially spaced from the power take-off shaft arranged generator shaft of the electric generator. The wheel drive can also comprise a gear unit, by means of which a specific gear ratio between a generator shaft of the electric generator and the output shaft can be realized. This embodiment also allows an equally flexible and compact design of the waste heat recovery device.

In einer besonders kompakten und damit platzsparenden Ausführungsform kann die Nebenabtriebswelle koaxial durch die Expansionsmaschine hindurchgeführt sein, derart, dass der elektrische Generator bzw. der Radtrieb auf einer der Brennkraftmaschine abgewandten Seite der Expansionsmaschine angeordnet ist. Alternativ kann die Nebenabtriebswelle auch koaxial durch den elektrischen Generator bzw. den Radtrieb durchgeführt sein, so dass der elektrische Generator bzw. der Radtrieb auf einer der Brennkraftmaschine zugewandten Seite der Expansionsmaschine auf der Nebenabtriebswelle angeordnet ist.In a particularly compact and thus space-saving embodiment, the power take-off shaft can be passed coaxially through the expansion machine, such that the electric generator or the wheel drive is arranged on a side facing away from the engine of the expansion machine. Alternatively, the power take-off shaft can also be carried out coaxially by the electric generator or the wheel drive, so that the electric generator or the wheel drive is arranged on a side of the expansion machine facing the internal combustion engine on the power take-off shaft.

Um die von dem elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie zur Leistungssteigerung dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs wieder zuführen zu können, kann die Abwärmenutzungsvorrichtung ferner einen Elektromotor umfassen, welcher durch den elektrischen Generator antreibbar ist. Hierzu kann der Elektromotors mit einer Hauptabtriebswelle der Brennkraftmaschine antriebsverbunden sein.In order to be able to supply the electrical energy generated by the electric generator for power increase to the drive train of the motor vehicle, the waste heat utilization device may further comprise an electric motor, which is drivable by the electric generator. For this purpose, the electric motor may be drive-connected to a main output shaft of the internal combustion engine.

Alternativ oder zusätzlich kann in einer weiterbildenden Ausführungsform der elektrische Generator selbst als sog. Generator-Motor ausgebildet sein, so dass er in einem Schubbetriebszustand des Kraftfahrzeugs als elektrischer Generator zum Erzeugen von elektrischer Energie wirken und in einem Antriebsbetriebszustand des Kraftfahrzeugs als Elektromotor zum Antreiben der Nebenabtriebswelle des Kraftfahrzeugs wirken kann. in dem Antriebsbetriebszustand kann also in der Art eines sog. ”Boosters” dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zusätzliche Antriebsleistung über die Hauptabtriebswelle (mittels eines separaten Elektromotors) oder über die Nebenabtriebswelle (mittels des als Generator-Motors ausgebildeten elektrischen Generators) zur Verfügung gestellt werden. Die zum Betrieb des Elektromotors bzw. Generator-Motors notwendige Energie kann dabei einem geeigneten elektrischen Energiespeicher, beispielsweise einer aufladbaren Batterie, entnommen werden. Die Aufladung dieses elektrischen Energiespeichers kann dann mittels des elektrischen Generators erfolgen, beispielsweise wenn sich das Kraftfahrzeug in einem Schubbetriebszustand befindet. In einem solchen Betriebszustand wird das Kraftfahrzeug nicht beschleunigt oder sogar abgebremst, so dass die von dem elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie von dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs nicht benötigt wird und stattdessen in dem elektrischen Energiespeicher zur späteren Verwendung zwischengespeichert werden kann.Alternatively or additionally, in a further embodiment, the electric generator itself may be designed as a so-called generator motor so that it acts as an electrical generator for generating electrical energy in a coasting state of the motor vehicle and as an electric motor for driving the auxiliary output shaft in a drive operating state of the motor vehicle of the motor vehicle can act. In the drive operating state, additional drive power can thus be made available via the main output shaft (by means of a separate electric motor) or via the auxiliary output shaft (by means of the electric generator designed as a generator motor) in the manner of a so-called "booster". The energy required to operate the electric motor or generator motor can be taken from a suitable electrical energy store, for example a rechargeable battery. The charging of this electrical energy storage can then be done by means of the electric generator, for example when the Motor vehicle is in a coasting condition. In such an operating state, the motor vehicle is not accelerated or even braked, so that the electrical energy generated by the electric generator of the drive train of the motor vehicle is not needed and can be cached instead in the electrical energy storage for later use.

Des Weiteren kann in einer weiterbildenden Ausführungsform der elektrische Generator derart ausgebildet sein, dass er umschaltbar ist zum wahlweisen Aufladen des elektrischen Energiespeichers, insbesondere der Batterie, oder zum Antreiben der Hauptabtriebswelle. Auf diese Weise kann die durch den elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie energetisch effizient weiterverwendet werden.Furthermore, in a further embodiment, the electric generator can be configured such that it can be switched over to selectively charge the electrical energy store, in particular the battery, or to drive the main output shaft. In this way, the electrical energy generated by the electric generator can be reused energetically efficient.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, die eine Hauptabtriebswelle und eine Nebenantriebswelle aufweist, und mit einer Abwärmenutzungsvorrichtung mit einem oder mehreren der oben genannten Merkmale. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines derart ausgebildeten Kraftfahrzeugs.The invention further relates to a motor vehicle having an internal combustion engine having a main output shaft and a secondary drive shaft, and to a waste heat utilization device having one or more of the above features. The invention also relates to a method for operating a motor vehicle designed in this way.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematischIt show, each schematically

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abwärmenutzungsvorrichtung, 1 an embodiment of a waste heat recovery device according to the invention,

2 in grobschematischer Darstellung eine erste Variante des Ausführungsbeispiels gemäß der 1, 2 in a rough schematic representation of a first variant of the embodiment according to the 1 .

3 in grobschematischer Darstellung eine zweite Variante des Ausführungsbeispiels gemäß der 1, 3 in a rough schematic representation of a second variant of the embodiment according to the 1 .

4 in grobschematischer Darstellung eine dritte Variante des Ausführungsbeispiels gemäß der 1. 4 in a rough schematic representation of a third variant of the embodiment according to the 1 ,

In der Darstellung der 1 ist eine erfindungsgemäße Abwärmenutzungsvorrichtung mit 1 bezeichnet. Die Abwärmenutzungsvorrichtung 1 kann Teil eines Kraftfahrzeugs sein, welches in der 1 global mit 25 bezeichnet ist und auch eine Brennkraftmaschine 2 mit einer Nebenabtriebswelle 4 umfasst. Die Abwärmenutzungsvorrichtung 1 kann zusammen mit der Brennkraftmaschine 2 in dem Kraftfahrzeug angeordnet sein (in der 1 nicht gezeigt). Die Abwärmenutzungsvorrichtung 1 umfasst einen Abwärmenutzungskreis 3, in welchem ein Arbeitsmedium oder ein Arbeitsmittel zirkuliert. Der Abwärmenutzungskreis 3 kann insbesondere als Rankine-Kreisprozess bzw. als Clausius-Rankine-Kreisprozess ausgelegt sein.In the presentation of the 1 is a waste heat recovery device according to the invention with 1 designated. The waste heat utilization device 1 may be part of a motor vehicle, which in the 1 globally with 25 is designated and also an internal combustion engine 2 with a power take-off shaft 4 includes. The waste heat utilization device 1 can work together with the internal combustion engine 2 be arranged in the motor vehicle (in the 1 Not shown). The waste heat utilization device 1 includes a waste heat recovery circuit 3 in which circulates a working medium or a working fluid. The waste heat utilization circle 3 may be designed in particular as Rankine cycle process or as Clausius-Rankine cycle.

Die Abwärmenutzungsvorrichtung 1 umfasst ferner eine Fördereinrichtung 5, einen Verdampfer 6, eine Expansionsmaschine 7 und einen Kondensator 8, die stromab der Förderrichtung 5 des Arbeitsmediums bzw. Arbeitsmittels in dem Abwärmenutzungskreis 3 hintereinander angeordnet sind. Die Fördereinrichtung 5 dient zum Fördern des Arbeitsmediums bzw. Arbeitsmittels gegen einen Hochdruck. Zweckmäßig kann die Fördereinrichtung 5 als volumetrische Pumpe ausgestaltet und hierzu mit einem Antriebsmotor 9 gekoppelt sein. Der Verdampfer 6 ist im Abwärmenutzungskreis 3 stromab der Fördereinrichtung 5 angeordnet und dient zum Verdampfen des Arbeitsmediums bzw. Arbeitsmittels, wozu der Verdampfer 6 Abwärme der Brennkraftmaschine 2 nutzt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der Verdampfer 6 dazu wärmeübertragend mit einer Abgasanlage 10 der Brennkraftmaschine 2 gekoppelt, wobei ein entsprechender Wärmestrom durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 11 angedeutet ist. Die Brennkraftmaschine 2 kann außerdem eine Frischluftanlage 12 aufweisen.The waste heat utilization device 1 further comprises a conveyor 5 , an evaporator 6 , an expansion machine 7 and a capacitor 8th , downstream of the conveying direction 5 the working medium or working fluid in the waste heat recovery circuit 3 arranged one behind the other. The conveyor 5 serves to convey the working medium or working fluid against a high pressure. Appropriately, the conveyor 5 designed as a volumetric pump and this with a drive motor 9 be coupled. The evaporator 6 is in the waste heat recovery circle 3 downstream of the conveyor 5 arranged and used to evaporate the working fluid or working fluid, including the evaporator 6 Waste heat of the internal combustion engine 2 uses. According to the embodiment, the evaporator 6 to heat transfer with an exhaust system 10 the internal combustion engine 2 coupled, wherein a corresponding heat flow through an arrow with the reference numeral 11 is indicated. The internal combustion engine 2 can also have a fresh air system 12 exhibit.

Die Expansionsmaschine 7 ist im Abwärmenutzungskreis 3 stromab des Verdampfers 6 angeordnet und dient zum Expandieren des Arbeitsmediums bzw. Arbeitsmittels auf einen Niederdruckpunkt. Dabei kann die Expansionsmaschine 7 beispielsweise als Turbine mit einem Rotor und einem mit dem Rotor drehfest verbundenen Turbinenrad ausgebildet sein. Beispielhaft könnte man ebenso einen Kolbenexpander anführen. Dem Turbinenrad entspricht in diesem Falle die Kurbelwelle des Kolbenexpanders. Der Kondensator 8 ist im Abwärmenutzungskreis 3 stromab der Expansionsmaschine 7 angeordnet und dient zum Kondensieren des Arbeitsmediums bzw. Arbeitsmittels. Hierzu wird dem Arbeitsmedium bzw. dem Arbeitsmittel Wärme entzogen, was mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 15 angedeutet ist. Die Expansionsmaschine 7 ist zum Zwecke der Energierückführung direkt mit der Nebenabtriebswelle 4 der Brennkraftmaschine antriebsverbunden. Dies bedeutet insbesondere, dass die Nebenabtriebswelle 4 gleichzeitig als ein Rotor der Expansionsmaschine 7 fungiert. Mittels der Expansionsmaschine 7 wird hierfür dem Arbeitsmedium bzw. Arbeitsmittel Energie entzogen, und zwar in Form mechanischer Arbeit, mittels derer die Nebenabtriebswelle 4 der Brennkraftmaschine 2 angetrieben wird.The expansion machine 7 is in the waste heat recovery circle 3 downstream of the evaporator 6 arranged and used to expand the working fluid or working fluid to a low pressure point. The expansion machine can do this 7 For example, be designed as a turbine with a rotor and a rotatably connected to the rotor turbine wheel. By way of example, one could also cite a piston expander. The turbine wheel in this case corresponds to the crankshaft of the piston expander. The capacitor 8th is in the waste heat recovery circle 3 downstream of the expansion machine 7 arranged and serves for condensing the working medium or working fluid. For this purpose, the working medium or the working fluid heat is removed, which is indicated by an arrow with the reference numeral 15 is indicated. The expansion machine 7 is for the purpose of energy return directly to the PTO shaft 4 the drive engine connected. This means in particular that the PTO shaft 4 at the same time as a rotor of expander 7 acts. By means of the expansion machine 7 For this purpose, the working medium or working fluid is deprived of energy, in the form of mechanical work, by means of which the power take-off shaft 4 the internal combustion engine 2 is driven.

Zudem weist die Abwärmenutzungsvorrichtung 1 auch einen elektrischen Generator 13 auf, welcher ebenfalls mit der Nebenabtriebswelle 4 antriebsverbunden ist, und zwar auf direkte oder indirekte Weise. In der 1 ist eine indirekte Antriebsverbindung gezeigt, die beispielsweise in Form eines Radtriebes 14 realisiert sein kann, mittels welchem die Nebenabtriebswelle 4 der Brennkraftmaschine 1 mit einer Generatorwelle 16 des elektrischen Generators 13 zur Leistungsübertragung in Wirkverbindung stehen kann. Der Radtrieb 14 kann dabei als Riementrieb, Kettentriebes oder/und Zahnradtrieb ausgebildet sein. Grundsätzlich kann im Sinne einer indirekten Antriebsübertragung jedoch jedes Bauelement gemeint sein, welches sich zur Übertragung einer Antriebsleistung von der Nebenabtriebswelle 4 zu einer von dieser beabstandet angeordneten, also separaten Generatorwelle 16 eignet. Dazu zählt insbesondere auch eine herkömmliche Getriebeeinheit.In addition, the waste heat utilization device 1 also an electric generator 13 on, which also with the PTO shaft 4 drive-connected, directly or indirectly. In the 1 an indirect drive connection is shown, for example in the form of a wheel drive 14 can be realized by means of which the power take-off shaft 4 the internal combustion engine 1 with a generator shaft 16 of the electric generator 13 can be operatively connected to the power transmission. The wheel drive 14 can be designed as a belt drive, chain drive and / or gear drive. Basically, however, in the sense of an indirect drive transmission, each component may be meant, which is for transmitting a drive power from the power take-off shaft 4 at a distance from this arranged, so separate generator shaft 16 suitable. This includes in particular a conventional transmission unit.

Gemäß der in der 2 grobschematisch dargestellten direkten Antriebsverbindung ist der elektrische Generator 13 direkt auf der Nebenabtriebswelle 4 der Brennkraftmaschine 2 angeordnet, d. h. die Nebenabtriebswelle 4 fungiert gleichzeitig als Rotor des elektrischen Generators 13. In der in der 2 gezeigten Variante ist die Nebenabtriebswelle 4 dabei koaxial durch den elektrischen Generator 13 durchgeführt, so dass der elektrische Generator 13 auf einer der Brennkraftmaschine 2 zugewandten Seite der Expansionsmaschine 7 auf der Nebenabtriebswelle 4 angeordnet ist.According to the in the 2 roughly schematically illustrated direct drive connection is the electric generator 13 directly on the PTO shaft 4 the internal combustion engine 2 arranged, ie the PTO shaft 4 simultaneously acts as the rotor of the electric generator 13 , In the in the 2 variant shown is the PTO shaft 4 while coaxial by the electric generator 13 carried out so that the electric generator 13 on one of the internal combustion engine 2 facing side of the expansion machine 7 on the PTO shaft 4 is arranged.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 kann die Abwärmenutzungsvorrichtung 1 nun ferner einen Elektromotor 18 umfassen, welcher mit einer Hauptabtriebswelle 17 der Brennkraftmaschine 2 in Antriebsverbindung steht. Dazu kann ein relativ zu einem Stator des Elektromotors 18 drehbarer Rotor des Elektromotors 18 drehfest mit einer Hauptabtriebswelle 17 der Brennkraftmaschine 2 verbunden sein. Der Elektromotor 18 kann dabei durch von dem elektrischen Generator 13 erzeugte elektrische Energie angetrieben werden und somit für die Hauptabtriebswelle 17 der Brennkraftmaschine 2 eine zusätzliche Antriebsleistung bereitstellen. Die Übertragung der elektrischen Energie von dem elektrischen Generator 13 zu dem Elektromotor 18 kann mittels geeigneter elektrischer Übertragungsmittel 19 erfolgen, beispielsweise in Form von herkömmlichen elektrischen Leitungen. Eine durch den Elektromotor 18 erzeugte zusätzliche Antriebsleistung kann über die Hauptabtriebswelle 17 direkt in einen Antriebsstrang 20 des Kraftfahrzeugs eingeleitet werden (vgl. 2).According to the embodiment of the 1 can the waste heat recovery device 1 now also an electric motor 18 comprising, which with a main output shaft 17 the internal combustion engine 2 is in drive connection. For this purpose, a relative to a stator of the electric motor 18 rotatable rotor of the electric motor 18 rotationally fixed with a main output shaft 17 the internal combustion engine 2 be connected. The electric motor 18 can by doing by the electric generator 13 generated electrical energy to be driven and thus for the main output shaft 17 the internal combustion engine 2 provide additional drive power. The transmission of electrical energy from the electric generator 13 to the electric motor 18 can by means of suitable electrical transmission means 19 take place, for example in the form of conventional electrical cables. One by the electric motor 18 generated additional drive power can through the main output shaft 17 directly into a drive train 20 of the motor vehicle are initiated (see. 2 ).

Ferner kann der elektrische Generator 13 wie in der 1 gezeigt zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers 21, insbesondere einer aufladbaren Batterie, verwendet werden. Vorzugsweise erfolgt ein derartiges Aufladen des elektrischen Energiespeichers 21 mittels von dem elektrischen Generator 13 erzeugter elektrischer Energie genau dann, wenn von dem durch die Brennkraftmaschine 2 angetriebenen Kraftfahrzeug kein Drehmoment angefordert wird, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug nicht beschleunigt oder sogar abgebremst werden soll. Ein solcher Betriebszustand des Kraftfahrzeugs wird üblicherweise auch als Schubbetriebszustand bezeichnet. In diesem Fall ist es nicht erforderlich bzw. erwünscht, dass mittels des Elektromotors 18 der Hauptabtriebswelle 17 und somit dem Antriebsstrang 20 ein unterstützendes Drehmoment zugeführt wird. Dann bietet es sich an, die durch den elektrischen Generator 13 erzeugte elektrische Energie in dem elektrischen Energiespeicher 21 zur späteren Verwendung zwischenzuspeichern.Furthermore, the electric generator 13 like in the 1 shown for charging an electrical energy storage 21 , in particular a rechargeable battery. Such charging of the electrical energy store preferably takes place 21 by means of the electric generator 13 generated electrical energy if and only if by the internal combustion engine 2 driven motor vehicle no torque is requested, for example, when the motor vehicle is not to be accelerated or even slowed down. Such an operating state of the motor vehicle is usually also referred to as overrun operating state. In this case, it is not necessary or desired that by means of the electric motor 18 the main output shaft 17 and thus the powertrain 20 a supporting torque is supplied. Then it makes sense, by the electric generator 13 generated electrical energy in the electrical energy storage 21 to cache for later use.

Die in dem elektrischen Energiespeicher 21 gespeicherte elektrische Energie kann dabei im Bedarfsfall auf verschiedenste Art und Weise wiederverwendet werden, beispielweise um verschiedene Fahrzeug-Komponenten, insbesondere verschiedene elektrische Verbraucher, des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen, aber auch um den Elektromotor 18 anzutreiben, wenn dem Hauptabtriebswelle 17 ein zusätzliches Drehmoment zugeführt werden soll. In diesem Fall kann die in dem elektrischen Energiespeicher 21 gespeicherte elektrische Energie durch geeignete elektrische Übertragungsmittel 22, beispielsweise durch herkömmliche elektrische Übertragungsleitungen, von dem elektrischen Energiespeicher 21 zu dem Elektromotor 18 übertragen werden.The in the electrical energy storage 21 stored electrical energy can be reused in case of need in a variety of ways, for example, to supply various vehicle components, in particular various electrical consumers of the motor vehicle with electrical energy, but also to the electric motor 18 drive when the main output shaft 17 an additional torque is to be supplied. In this case, in the electrical energy storage 21 stored electrical energy by suitable electrical transmission means 22 , For example, by conventional electrical transmission lines, from the electrical energy storage 21 to the electric motor 18 be transmitted.

In einer vorteilhaften Variante kann zur Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine 2 der elektrische Generator 13 als sog. Generator-Motor ausgebildet sein und somit bedarfsweise selbst als Elektromotor betrieben werden, so dass eine Antriebsleistung des als Elektromotor betriebenen elektrischen Generators 13 über die Nebenabtriebswelle 4 in den Triebstrang 20 des Kraftfahrzeugs eingeleitet wird. Der Generator-Motor kann dabei mittels in dem elektrischen Energiespeicher 21 gespeicherter elektrischer Energie angetrieben werden. Eine derartige leistungssteigernde Verwendung des Generator-Motors wird auch als ”Booster”-Betriebszustand der Brennkraftmaschine 2 bezeichnet.In an advantageous variant, to increase the performance of the internal combustion engine 2 the electric generator 13 be designed as a so-called generator motor and thus, if necessary, be operated as an electric motor, so that a drive power of the operated as an electric motor electric generator 13 via the PTO shaft 4 in the drive train 20 of the motor vehicle is initiated. The generator engine can by means of in the electrical energy storage 21 stored electric energy. Such a performance-enhancing use of the generator engine is also called "booster" operating condition of the internal combustion engine 2 designated.

In einer weiteren Variante kann der elektrische Generator 13 auch derart ausgebildet sein, dass er umschaltbar ist zum wahlweisen Aufladen des elektrischen Energiespeichers 21 oder zum Antreiben der Hauptabtriebswelle 17 der Brennkraftmaschine 2 (mittels des Elektromotors 18). Ein Aufladen des elektrischen Energiespeichers 21 bietet sich dabei, wie bereits erwähnt, gerade dann an, wenn sich das Kraftfahrzeug in dem Schubbetriebszustand befindet.In a further variant, the electric generator 13 Also be designed such that it is switchable for selectively charging the electrical energy storage 21 or for driving the main output shaft 17 the internal combustion engine 2 (by means of the electric motor 18 ). A recharge of the electrical energy storage 21 offers itself, as already mentioned, just when the motor vehicle is in the overrun operating state.

Zur Steuerung des elektrischen Generators 13 (einschließlich eines Umschaltens der Betriebszustände) oder/und des Elektromotors 18 kann in der Abwärmenutzungsvorrichtung 1 eine geeignete Steuerungsvorrichtung (in den Figuren nicht gezeigt) bereitgestellt sein.For controlling the electric generator 13 (including a switching of the operating conditions) and / or the electric motor 18 can in the waste heat recovery device 1 a suitable control device (not shown in the figures) may be provided.

In einer in den 3 und 4 gezeigten und besonders platzsparenden Variante der direkten Antriebsverbindung zwischen elektrischem Generator 13 und Nebenabtriebswelle 4 kann nun die Nebenabtriebswelle 4 koaxial durch die Expansionsmaschine 7 durchgeführt sein, so dass der elektrische Generator 13 (3) bzw. der Radtrieb 14 (4) auf einer der Brennkraftmaschine 2 abgewandten Seite der Expansionsmaschine 7 angeordnet ist.In one in the 3 and 4 shown and particularly space-saving variant of the direct drive connection between the electric generator 13 and PTO shaft 4 can now the PTO shaft 4 coaxially through the expansion machine 7 be performed so that the electric generator 13 ( 3 ) or the wheel drive 14 ( 4 ) on one of the internal combustion engine 2 opposite side of the expansion machine 7 is arranged.

Die in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 4 beschriebene Brennkraftmaschine 2 kann nun erfindungsgemäß im Rahmen eines Betriebsverfahren für das Kraftfahrzeug 25 verwendet werden, welches neben der erfindungsgemäßen Abwärmenutzungsvorrichtung 1 wie in der 1 gezeigt ferner eine Brennkraftmaschine 2 mit einer Nebenabtriebswelle 4 aufweist. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren kann das Kraftfahrzeug 25 dabei in verschiedenen Betriebszuständen betrieben werden.In the embodiment according to the 1 to 4 described internal combustion engine 2 can now according to the invention in the context of an operating method for the motor vehicle 25 can be used, which in addition to the waste heat recovery device according to the invention 1 like in the 1 further show an internal combustion engine 2 with a power take-off shaft 4 having. According to the operating method according to the invention, the motor vehicle 25 be operated in different operating conditions.

So wird erfindungsgemäß während eines Schubbetriebszustands des Kraftfahrzeugs 25 Abtriebsenergie der Expansionsmaschine 7 und Abtriebsenergie der Nebenabtriebswelle 4 mittels des elektrischen Generators 13 in elektrische Energie umgewandelt.Thus, according to the invention during a coasting state of the motor vehicle 25 Output energy of the expansion machine 7 and output power of the PTO shaft 4 by means of the electric generator 13 converted into electrical energy.

Demgegenüber wird während eines Antriebsbetriebszustands des Kraftfahrzeugs 25 Abtriebsenergie der Expansionsmaschine 7 über die Nebenabtriebswelle 4 in den Triebstrang 20 des Kraftfahrzeugs 25 eingeleitet. In einer speziellen Variante des Antriebs betriebszustands, dem sog. ”Booster-Betriebszustand”, wird in dem Antriebsbetriebszustand zur Leistungssteigerung der elektrische Generator 13 als Elektromotor betrieben und eine Abtriebsenergie des Elektromotors 13 über die Nebenabtriebswelle 4 in den Triebstrang 20 des Kraftfahrzeugs 2 eingeleitet.On the other hand, during a driving operation state of the motor vehicle 25 Output energy of the expansion machine 7 via the PTO shaft 4 in the drive train 20 of the motor vehicle 25 initiated. In a special variant of the drive operating state, the so-called "booster operating state", in the drive operating state for increasing the output of the electric generator 13 operated as an electric motor and an output energy of the electric motor 13 via the PTO shaft 4 in the drive train 20 of the motor vehicle 2 initiated.

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Claims (10)

Abwärmenutzungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, – mit einem Abwärmenutzungskreis (3), in dem ein Arbeitsmittel zirkuliert, – mit einer im Abwärmenutzungskreis (3) angeordneten Fördereinrichtung (5) zum Antreiben des Arbeitsmittels, – mit einem im Abwärmenutzungskreis (3) stromab der Fördereinrichtung (5) angeordneten Verdampfer (6) zum Verdampfen des Arbeitsmittels, – mit einer im Abwärmenutzungskreis (3) stromab des Verdampfers (6) angeordneten Expansionsmaschine (7) zum Entspannen des Arbeitsmittels, – mit einem im Abwärmenutzungskreis (3) stromab der Expansionsmaschine (7) angeordneten Kondensator (8) zum Kondensieren des Arbeitsmittels, – mit einem elektrischen Generator (13), der mit einer Nebenabtriebswelle (4) einer Brennkraftmaschine (2) des Kraftfahrzeugs direkt oder indirekt antriebsverbunden ist, – wobei die Expansionsmaschine (7) zur Energierückführung direkt mit der Nebenabtriebswelle (4) der Brennkraftmaschine (2) antriebsverbunden ist.Waste heat recovery device ( 1 ) for a motor vehicle, - with a waste heat recovery circuit ( 3 ) in which a working fluid circulates, - with a waste heat recovery circuit ( 3 ) arranged conveyor ( 5 ) for driving the working fluid, - with a waste heat recovery circuit ( 3 ) downstream of the conveyor ( 5 ) arranged evaporator ( 6 ) for evaporation of the working fluid, - with a waste heat recovery circuit ( 3 ) downstream of the evaporator ( 6 ) arranged expansion machine ( 7 ) for relaxing the working fluid, - with a waste heat recovery circuit ( 3 ) downstream of the expansion machine ( 7 ) arranged capacitor ( 8th ) for condensing the working fluid, - with an electric generator ( 13 ), which with a power take-off shaft ( 4 ) an internal combustion engine ( 2 ) of the motor vehicle is directly or indirectly drive-connected, - wherein the expansion machine ( 7 ) for energy return directly to the PTO shaft ( 4 ) of the internal combustion engine ( 2 ) is drive-connected. Abwärmenutzungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenabtriebswelle (4) der Brennkraftmaschine (2) ein Rotor der Expansionsmaschine (7) ist.Waste heat recovery device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the power take-off shaft ( 4 ) of the internal combustion engine ( 2 ) a rotor of the expansion machine ( 7 ). Abwärmenutzungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (13) auf der Nebenabtriebswelle (4) angeordnet ist.Waste heat recovery device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the electric generator ( 13 ) on the PTO shaft ( 4 ) is arranged. Abwärmenutzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (13) auf einer mit der Nebenabtriebswelle in Wirkverbindung (4) stehenden separaten Generatorwelle (16) angeordnet ist.Waste heat utilization device according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical generator ( 13 ) on one with the power take-off shaft in operative connection ( 4 ) standing separate generator shaft ( 16 ) is arranged. Abwärmenutzungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenabtriebswelle (4) mittels eines Radtriebes (14), insbesondere eines Riementriebes oder Kettentriebes oder Zahnradtriebes, mit der Generatorwelle (16) antriebsverbunden ist.Waste heat recovery device ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the power take-off shaft ( 4 ) by means of a wheel drive ( 14 ), in particular a belt drive or chain drive or gear drive, with the generator shaft ( 16 ) is drive-connected. Abwärmenutzungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Nebenabtriebswelle (4) koaxial durch die Expansionsmaschine (7) durchgeführt ist, derart, dass der elektrische Generator (13) bzw. der Radtrieb (14) auf einer der Brennkraftmaschine (2) abgewandten Seite der Expansionsmaschine (7) angeordnet ist, oder – die Nebenabtriebswelle (4) koaxial durch den elektrischen Generator (13) bzw. den Radtrieb (14) durchgeführt ist, so dass der elektrische Generator (13) auf einer der Brennkraftmaschine (2) zugewandten Seite der Expansionsmaschine (7) auf der Nebenabtriebswelle (4) angeordnet ist.Waste heat recovery device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that - the power take-off shaft ( 4 ) coaxially through the expansion machine ( 7 ) is performed, such that the electric generator ( 13 ) or the wheel drive ( 14 ) on one of the internal combustion engine ( 2 ) facing away from the expansion machine ( 7 ), or - the PTO shaft ( 4 ) coaxially by the electric generator ( 13 ) or the wheel drive ( 14 ) is carried out so that the electric generator ( 13 ) on one of the internal combustion engine ( 2 ) facing side of the expansion machine ( 7 ) on the PTO shaft ( 4 ) is arranged. Abwärmenutzungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Abwärmenutzungsvorrichtung (1) einen Elektromotor (18) umfasst, welcher durch den elektrischen Generator (13) antreibbar ist, – der Elektromotors (18) mit einer Hauptabtriebswelle (17) der Brennkraftmaschine (2) antriebsverbunden ist.Waste heat recovery device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that - the waste heat utilization device ( 1 ) an electric motor ( 18 ), which by the electric generator ( 13 ), - the electric motor ( 18 ) with a main output shaft ( 17 ) of the internal combustion engine ( 2 ) is drive-connected. Abwärmenutzungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (13) als Generator-Motor ausgebildet ist, derart, dass er in einem Schubbetriebszustand des Kraftfahrzeugs als elektrischer Generator zum Erzeugen von elektrischer Energie wirkt und in einem Antriebsbetriebszustand des Kraftfahrzeugs als Elektromotor zum Antreiben der Nebenabtriebswelle (4) des Kraftfahrzeugs wirkt.Waste heat recovery device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric generator ( 13 is formed as a generator motor, such that it acts in a coasting state of the motor vehicle as an electric generator for generating electrical energy and in a drive mode of the motor vehicle as an electric motor for driving the PTO shaft ( 4 ) of the motor vehicle acts. Kraftfahrzeug, – mit einer Brennkraftmaschine (2), die eine Hauptabtriebswelle (17) und eine Nebenantriebswelle (4) aufweist, – mit einer Abwärmenutzungsvorrrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle, - with an internal combustion engine ( 2 ), which has a main output shaft ( 17 ) and a secondary drive shaft ( 4 ), - with a waste heat utilization device ( 1 ) according to any one of the preceding claims. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, welches eine Brennkraftmaschine (2) und eine Abwärmenutzungsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, – gemäß welchem während eines Schubbetriebszustands des Kraftfahrzeugs Abtriebsenergie der Expansionsmaschine (7) und Abtriebsenergie der Nebenabtriebswelle (4) mittels des elektrischen Generators (13) in elektrische Energie umgewandelt wird, – gemäß welchem während eines Antriebsbetriebszustands des Kraftfahrzeugs Abtriebsenergie der Expansionsmaschine (7) über die Nebenabtriebswelle (4) in den Triebstrang (20) des Kraftfahrzeugs eingeleitet wird, – gemäß welchem in dem Antriebsbetriebszustand zur Leistungssteigerung der elektrische Generator (13) als Elektromotor betrieben wird und eine Abtriebsenergie des Elektromotors über die Nebenabtriebswelle (4) in den Triebstrang (20) des Kraftfahrzeugs eingeleitet wird.Method for operating a motor vehicle, which comprises an internal combustion engine ( 2 ) and a waste heat utilization device ( 1 ) according to one of the preceding claims, - according to which during a coasting state of the motor vehicle output energy of the expansion engine ( 7 ) and output energy of the PTO shaft ( 4 ) by means of the electric generator ( 13 ) is converted into electrical energy, - according to which during a drive operating state of the motor vehicle output energy of the expansion machine ( 7 ) via the power take-off shaft ( 4 ) in the drive train ( 20 ) of the motor vehicle is initiated, - according to which in the drive mode for increasing the performance of the electric generator ( 13 ) is operated as an electric motor and an output energy of the electric motor via the PTO shaft ( 4 ) in the drive train ( 20 ) of the motor vehicle is initiated.
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